2016年11月7日 — 是什么阻碍了太阳能和风能完全接管电网？ 首先，太阳只在白天照射。风断断续续地吹，具有 季节性变化，并且不总是在需要能量时吹。但是，如果太阳能和风能协同工作会怎么样？ 美国能源部国家可再生能源实验室的莎拉·库尔茨说：“风能资源往往与太阳能资源互补。” “例如，在科罗拉多州，风最大的时候是在冬季和春季。在冬季，我们没有那么多阳光，但我们往往会有更多的风和更强的风。”
一些有进取心的可再生能源开发商现在正在探索太阳能和风能如何更好地协同工作，开发混合太阳能-风能项目，以利用每种能源发电的优势——这两种技术协同工作，比任何一种技术单独工作都能更好地替代导致气候变暖的化石燃料。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
附加太阳能
在澳大利亚大分水岭以西的连绵平原上，预计将开始建造一个 10兆瓦的太阳能发电场，毗邻已在线运行的 73 台风力涡轮机。澳大利亚可再生能源署 (ARENA) 是一个负责增加可再生能源部署的政府机构，它已向悉尼西南方向几小时车程的该项目投资了 990 万澳元。该机构表示，太阳能和风能的并置比单独使用任何一种技术都能提供更持续的能源生产。
风能和太阳能发电厂的并置可以节省电网连接、场地开发和审批方面的资金。但这不是唯一的好处。ARENA 首席执行官伊沃·弗里施克内希特表示，风能和太阳能发电厂的并置可以节省电网连接、场地开发和审批方面的资金。弗里施克内希特估计，通过在现有风能项目旁边建造古伦太阳能发电场，可以节省高达 600 万澳元的资金，从而将项目成本降低整整 20%。
弗里施克内希特希望古伦山脉项目可以作为如何将太阳能附加到现有风电场以促进其应用的典范。“当电厂并置时，规模对于竞争力来说并不那么重要，这意味着这种方法还可以为中等规模的太阳能光伏项目释放新的市场，”他说。这些新市场可能有多大？ 弗里施克内希特指出，ARENA 资助的一项研究发现， 澳大利亚现有风电场估计有 1,000 兆瓦的太阳能发电潜力 — ARENA 计算，这足以满足 70 万户家庭的用电需求。
弗里施克内希特说：“在古伦山脉获得的经验教训将非常宝贵，因为这是澳大利亚同类项目中的第一个。” “它有可能巩固行业对这种方法的信心，并为类似项目的后续发展提供蓝图。”
电池助推器
扩大电力生产和节省安装成本并不是结合风能和太阳能的唯一好处。NREL 的库尔茨说，当应用于微电网系统（可以与传统电网断开并自主运行的本地能源电网）时，组合式太阳能和风能还可以帮助降低电池成本。
库尔茨表示，微电网正在夏威夷和夏威夷 和 印度 等公用事业价格过高或社区过于偏远而无法接入主电网的地方找到应用。
由光伏发电供电的微电网需要电池储能，因为人们在没有阳光照射时也需要电力。问题是，电池仍然非常昂贵。增加风能可以帮助降低电池成本，因为当没有阳光照射时，风可以（而且经常）吹。
库尔茨说：“如果您所在的位置有风，尤其是在风能补充太阳能的地方，那么在电池变得比风力发电本身更便宜之前，您最好增加风能[而不是电池]。”
她补充说，微电网仍然需要某种形式的存储，“因为总会有晚上没有风的时候”。但是太阳能和风能的组合“可以大大减少电池需求”。
在同一地点结合太阳能光伏和风力涡轮机实际上可以产生高达单独使用任何一种系统两倍的电力。由于这些类型的混合系统才刚刚上线——ARENA 希望古伦太阳能发电场将于 2017 年 7 月开始发电——因此还没有关于它们实际性能如何的大量经验数据。但是太阳能开发商一直担心风力涡轮机投下的阴影可能会阻碍太阳能的生产。
然而，研究正在消除其中一些担忧。德国 Reiner Lemoine Institut 和 Solarpraxis AG 在 2013 年进行的模拟表明，阴影损失平均将低至 1% 到 2%。他们还表明，在同一地点结合太阳能光伏和风力涡轮机实际上可以产生高达在同一土地面积上单独使用任何一种系统两倍的电力。就古伦山脉项目而言，它通过将光伏发电场安置在超出任何涡轮机阴影范围的朝北斜坡上，完全避免了阴影损失。
虚拟混合
在德克萨斯州，美国国防部国防后勤局正在以另一种方式绕过两种技术并置的任何潜在缺点——对混合风能和太阳能采取更“虚拟”的方法。该机构正在与开发商 Apex Clean Energy 合作，通过现场太阳能光伏板满足胡德堡 100% 的电力需求，并从弗洛伊德县的一个风电场接入额外的能源，该风电场位于该设施西北方向 300 多英里处。
Apex 公共事务主管达维·威尔逊解释说，Apex 将太阳能发电场建在现场是因为陆军希望获得本地发电提供的电网安全性，这种安全性不易受到停电和其他输电限制的影响。但是 Apex 和陆军选择将涡轮机安置在风力资源最强的地方。威尔逊说，这种设置说明了“[混合项目不一定需要并置]”的观点。
威尔逊对这些项目如何帮助这些可再生能源在经济和环境方面都变得有意义感到兴奋。
威尔逊解释说：“风能是目前美国新建能源建设中最便宜的选择，而太阳能的开发和安装成本可能更高。” “通过将成本合并到一个产品中，混合成本与其他新能源具有竞争力。”